Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

12/9/2018 Spectroscopie proche infrarouge — Wikipédia https://fr.wikipedia.org/

12/9/2018 Spectroscopie proche infrarouge — Wikipédia https://fr.wikipedia.org/wiki/Spectroscopie_proche_infrarouge 1/7 Spectroscopie proche infrarouge La spectroscopie par proche infrarouge, aussi abrégée SPIR (Near-Infrared spectroscopy ou NIR spectroscopy en anglais) est une technique d’analyse des analyses quantitatives et qualitatives largement utilisée dans les domaines de la chimie, des polymères, de la pétrochimie, de la pharmaceutique, de l’alimentation et dans l’agriculture .La technique utilise un spectre s’étendant à des longueurs d’onde de 780 à 2 500 nm. Cette portion étant la plus près du spectre visible, on l’appelle le proche infrarouge. À ces longueurs d’onde, les liens qui peuvent être analysés sont les C- H, O-H et N-H .Utilisée pour la première fois en 1964 par Norris, cette technique avait comme objectif de mesurer la quantité d’humidité dans des semences, et ce par un temps d’analyse très rapide. C’est une méthode remarquable qui se démarque tant par sa rapidité que par sa fiabilité. Elle a su démontrer sa capacité d’obtenir des résultats précis en utilisant une gamme d’applications offertes. Il est rapidement devenu une technique de choix et est encore à ce jour une technique analytique en forte expansion Découverte et recherche sur le spectre infrarouge Découverte du spectre infrarouge Première utilisation de la SPIR pour analyse Le tout premier spectromètre en proche infrarouge Les recherches modernes Principe de la spectroscopie en proche infrarouge Principes de bases de la spectroscopie Les oscillations harmoniques Les liaisons analysables en SPIR Montage et instrumentation Applications Avantages Inconvénients Notes et références Voir aussi Articles connexes Liens externes La première mention dans l’histoire de la notion du spectre infrarouge remonte à la découverte faite par Sir William Herschel . Astronome allemand, il étudia l’effet de chauffage causé par le spectre des radiations solaire. Il prouva ses recherches en causant la diffraction des rayons lumineux sur trois thermomètres. Comme prévu, vers les longueurs d’onde de la lumière rouge du spectre du visible, le changement de température devenait apparent, puis l’effet s’intensifiait juste au-dessus de cette longueur d’onde, soit 780 nm. Il conclut sa recherche en nommant sa découverte la <<lumière radiatrice>>. Se trouvant dans le <<spectre thermométrique>>, il considérait, à tort, cette énergie 1 2 3 Sommaire Découverte et recherche sur le spectre infrarouge Découverte du spectre infrarouge 4 IL PARAIT QU'ON PEUT L'UTILISER POUR VOIR LES FLUX SANGUINS DANS LE CERVEAU ??? 12/9/2018 Spectroscopie proche infrarouge — Wikipédia https://fr.wikipedia.org/wiki/Spectroscopie_proche_infrarouge 2/7 différente de celle de la lumière3. Il fallut attendre les recherches d’Ampere en 1835, qui expérimentait alors avec une invention récente, le thermocouple, pour déterminer que le spectre infrarouge avait les mêmes caractéristiques que la lumière visible. Ce fut la découverte du <<spectre étendu>>, regroupant les spectres connus de différentes longueurs d’onde en classes (visible, rayon X, infrarouges, etc.) et qui est encore utilisé à ce jour. Après cette découverte, les recherches furent ralenties, car jusqu’au milieu du siècle passé, les chercheurs ne voyaient pas d’intérêt analytique à celui-ci2. La première mention d’une analyse utilisant le spectre proche infrarouge comme longueur d’onde d’analyse a été menée par Abney et Festing sur différents liquides organiques à des longueurs d’onde de 1 à 1,2 µm en 18811. Ils utilisaient alors comme instrumentation la plaque photographique, inventée en 1829, et dont il avait été noté que celle-ci avait une certaine sensibilité aux rayons infrarouge. Non seulement il s’agit de la première mesure, mais plus important, cela représente la première interprétation dans le proche infrarouge. En effet, ils réussirent à identifier les deux groupements présents dans les solutions et reconnurent aussi l’importance des interactions avec l’hydrogène dans le spectre infrarouge1. C’est en 1905 que W.W. Cobentz, inspiré par les découvertes d’Abney et Festing, décida de pousser les recherches en construisant le premier spectromètre proche infrarouge à avoir enregistré des mesures. Son appareil était composé d’un prisme à base de sel et de différents minéraux pour diffracter les rayons infrarouges et d’une thermopile reliée à un galvanomètre à miroirs (petit instrument qui enregistre les différences de courants et les transforme en signal). Son appareil était si sensible aux conditions extérieures qu’après chaque analyse, Cobentz devait transférer son appareil dans une salle blanche pour lui permettre de ce recalibrer2. Son analyse lui permit néanmoins de faire plusieurs découvertes très importantes pour la SPIR grâce à ces analyses, soit la lecture du spectre infrarouge de plusieurs centaines de composés organiques dans les régions de 1 à 15 µm. Il put ainsi déterminer, entre autres, qu’aucune molécule, même ayant la même formule moléculaire brute (par exemple les isomères), n’avait le même spectre IR, et qu’il serait donc possible de les qualifier par cette méthode. Il réussit aussi à analyser certaines régularités dans le spectre proche infrarouge, par exemple la bande de la fonction –OH se trouvant toujours à 2,7 µm et il spécula sur un type d’interactions qu’il appela les harmoniques1. La toute première utilisation d’un appareil moderne fonctionnant dans le spectre infrarouge est attribuée à l’équipe de recherche dirigée par Norris en 1964, qui s’en servit pour calculer la quantité d’humidité dans les semences2,3. En réponse à cette première expérience concluante, il ne fallut pas longtemps pour que la recherche soit relancée. Les innovations dans le domaine de l’électronique et des composants optiques permirent de fabriquer des ordinateurs capables de traiter plus facilement et rapidement les données issues de ces spectres. Le fait de pouvoir utiliser la technique autant sur les produits solides que liquides avec, dans la grande majorité des cas, aucun prétraitement causa l’expansion de son utilisation dans tous les domaines et les recherches sur celui-ci devinrent une priorité. Utilisée dans un premier temps surtout sur les récoltes, entre autres pour déterminer la composition en eau des champignons, la teneur en matière sèche des oignons ou la composition en solide soluble contenu dans les pommes3, , la spectroscopie proche infrarouge n’en était qu’à ces débuts. En traitant des échantillons plus gros, par exemple les pommes entières, il ne fallut pas longtemps aux chercheurs pour découvrir que la diffusion des rayons proches infrarouges dans les matériaux dépendait de la microstructure de ceux-ci. Cela voulait donc dire qu’en plus d’être une méthode analytique extrêmement rapide et facile d’utilisation, celle-ci pourrait aussi être utilisée pour déterminer la structure interne des composés. Un tout nouveau monde de possibilités s’ouvrait pour l’expansion de la technique. Déjà répandu dans les domaines de la chimie, de la pharmaceutique, de la pétrochimie et de l’alimentation, on s’en sert maintenant pour Première utilisation de la SPIR pour analyse Le tout premier spectromètre en proche infrarouge Les recherches modernes 5 12/9/2018 Spectroscopie proche infrarouge — Wikipédia https://fr.wikipedia.org/wiki/Spectroscopie_proche_infrarouge 3/7 l’analyse de la structure des polymères. Le processus étant non destructif, on s’en sert en biologie, on l’utilise en agriculture pour s’assurer que les produits ne contiennent pas de défauts3, . À ce jour, il s’agit d’une des techniques les plus répandues dans l’industrie. La spectroscopie en proche infrarouge utilise le spectre infrarouge dans ses longueurs les plus proches du visible, soit de 780 à 2500 nm, soit celles étant le plus près des longueurs d’onde du spectre visible. La technique se base sur la vibration des molécules lors de l’excitation de celles-ci par la source infrarouge. Cette vibration peut être de l’élongation ou lorsque l’on envoie les ondes vers l’échantillon, les électrons excités pourront passer sur les différents niveaux vibrationnels qui sont disponibles sur leur couche de valence. L’absorption par les molécules des ondes infrarouges cause donc le changement des électrons vers des niveaux vibrationnels plus élevés, créant ainsi un signal qui peut être mesuré. Figure 1 : changement de niveau vibrationnel des électrons en proche infrarouge L’absorption de l’énergie dans les molécules suit une forme linéaire où la concentration est directement proportionnelle à la quantité de <<lumière>>, ou plus précisément d’ondes infrarouges absorbées par l’échantillon. Il sera alors possible d’utiliser la loi de Beer-Lambert pour calculer celle-ci : A=εlc Où : A est l’absorbance (signal) de la molécule ε est le coefficient d’absorption de la molécule l est la longueur du chemin optique de l’appareil c est la concentration de la molécule Cela constitue la première technique qui fut développée pour la spectroscopie proche infrarouge. C’est aussi la technique qui est encore la plus utilisée en industrie. Le principal type de vibration qui peut être analysé en SPIR est ce que l’on appelle l’oscillateur d’harmonique. Ce modèle regroupe les interactions d’élongation et de vibration des liens chimiques sous ce modèle physique plus visuel et facile à comprendre. Cette vibration peut être facilement expliquée en se servant d’un modèle très simple, soit celui de deux sphères reliées ensemble par un ressort, comme dans la figure ci-dessous4 : 6 Principe de la spectroscopie en proche infrarouge Principes de bases de la spectroscopie Les oscillations harmoniques 12/9/2018 Spectroscopie proche infrarouge — Wikipédia https://fr.wikipedia.org/wiki/Spectroscopie_proche_infrarouge 4/7 Figure 2 : Modèle simplifié de la vibration harmonique Dans ce modèle, la liaison entre deux atomes est représentée par le ressort et les deux masses représentent les atomes. Une fois en mouvement et selon la masse des différents atomes de différentes masses, les masses vibreront dans les deux sens du ressort à une uploads/Science et Technologie/ spectroscopie-proche-infrarouge.pdf